(57)【要約】【課題】製作のためのコストが低減されるようにする。【解決手段】シール部材４が、センサ素子３の一方の面の、ハウジング２に形成された開口２．１を通して接近可能である領域を取り囲んでいるようにした。【選択図】図１
2006189443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に内燃機関の排ガス内の酸素含有量を測定するためのガス測定フィーラであって、ハウジングと、該ハウジング内に配置されたセンサ素子と、ハウジングとセンサ素子との間に配置された、基準ガス領域を測定ガス領域から仕切るためのシール部材とが設けられている形式のものにおいて、シール部材が、センサ素子の一方の面の、ハウジングに形成された開口を通して接近可能である領域を取り囲んでいることを特徴とする、ガス測定フィーラ。
【請求項２】
開口が、ハウジングにセンサ素子の長手方向延在長さに対して横方向に形成されている、請求項１記載のガス測定フィーラ。
【請求項３】
シール部材によって取り囲まれた面が、センサ素子の底面および／または上面である、請求項１または２記載のガス測定フィーラ。
【請求項４】
シール部材が、センサ素子の複数の接続コンタクトを一緒に取り囲んでかつ／または１つまたはそれ以上の接続コンタクトを個々に取り囲んで配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のガス測定フィーラ。
【請求項５】
シール部材が、複数の部分から形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のガス測定フィーラ。
【請求項６】
シール部材のセンサ素子側の部分と、シール部材のハウジング側の部分との間にセンサ位置固定エレメントが配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のガス測定フィーラ。
【請求項７】
シール部材に位置決め補助手段および／または位置固定補助手段が配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のガス測定フィーラ。
【請求項８】
シール部材が、電気的にかつ／または熱工学的に絶縁性に形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のガス測定フィーラ。
【請求項９】
シール部材が、別個に形成された挿入部材として設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載のガス測定フィーラ。
【請求項１０】
シール部材が、延性の材料から成っている、請求項１から９までのいずれか１項記載のガス測定フィーラ。
【請求項１１】
シール部材が、溶融される材料から成っている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のガス測定フィーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に内燃機関の排ガス内の酸素含有量を測定するためのガス測定フィーラであって、ハウジングと、該ハウジング内に配置されたセンサ素子と、ハウジングとセンサ素子との間に配置された、基準ガス領域を測定ガス領域から仕切るためのシール部材とが設けられている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
２つのこのようなガス測定フィーラが、同じく同一の出願人に基づく両公開刊行物であるドイツ連邦共和国特許出願公開第４１２６３７８号明細書およびドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０３３３４号明細書から明らかである。この両ガス測定フィーラは多数の個々の部分から形成されている。これらの部分は相応の手間をかけて組み立てられなければならない。したがって、このようなガス測定フィーラに対する製作コストは、特に構成部材個数のほかに、必要となる製造ステップの回数にも関連している。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１２６３７８号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８０３３３４号明細書
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１３５２３５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式のガス測定フィーラを改良して、製作のためのコストが低減されるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題を解決するために本発明の構成では、シール部材が、センサ素子の一方の面の、ハウジングに形成された開口を通して接近可能である領域を取り囲んでいるようにした。
【発明の効果】
【０００５】
従属請求項には、本発明の有利な構成が記載してある。
【０００６】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、特に内燃機関の排ガス内の酸素含有量を測定するためのガス測定フィーラから出発する。本発明の核は、シール部材が、センサ素子の一方の面、有利には底面および／または上面の、ハウジングに形成された開口を通して接近可能である領域を取り囲んでいることにある。
【０００７】
このようなシール構造により、ただ１つのシールエレメントによって、センサ素子の面状の大きな領域をガス測定フィーラの測定ガス領域から分離することが可能となる。この場合、シール部材はセンサ素子と同時にただ１回の方法ステップでハウジングのプレスによって密にかつ位置固定的に固定することができる。このためには、付加的な固定エレメントも、この固定エレメントを製作するための別の方法ステップもしくは固定エレメントの組付けのための別の方法ステップも不要となる。
【０００８】
このシール装置の別の利点は、このセンサ領域にシール後でも別の加工ステップの実施のために良好に接近可能であることにある。このことは、特に開口が、ハウジングにセンサ素子の長手方向延在長さに対して横方向に形成されていることに起因し得る。したがって、センサ素子を、たとえば直接内部で導体路にコンタクティングすることができる。この場合、コンタクト形式は、付与された接続可能性の枠内で自由にすら選択可能なままである。したがって、外方に延びる接続線材のための、センサ素子の表面に配置されたこれまで必要なコンタクト面、いわゆる「コンタクトパッド」を省略することができる。
【０００９】
このような構造では、シール部材が、センサ素子の複数の接続コンタクトを一緒に取り囲んでかつ／または１つまたはそれ以上の接続コンタクトを個々に取り囲んで配置されていることも可能である。特にこのシールエレメントが、ただ１回の付加的な方法ステップで、有利にはプレーナ型に形成されたセンサ素子の製作時にこのセンサ素子に配置される場合には、別個に形成されたシールエレメントの省略によって、さらなるコスト低減が生ぜしめられる。
【００１０】
ガス測定フィーラの組立て時の製造経過を一層良好に自動化することができるようにするために、有利な構成では、シール部材が、複数の部分から形成されており、これによって、シール部材のセンサ側の部分と、シール部材のハウジング側の部分との間にセンサ位置固定エレメントが配置されていることが提案されていてよい。これによって、たとえば、シール部材をハウジング内にセンサ位置固定エレメントと一緒に配置し、場合により、接続線路のコンタクトエレメントをすでに接着することが可能であり、これによって、全ユニットが前製造されるようになっていて、次いで、さらに、自動的にセンサ素子を装着しさえすればよく、プレスされさえすればよい。
【００１１】
このためには、シール部材に位置決め補助手段および／または位置固定補助手段が配置されていると特に有利である。さらに、付加的には、シール部材が、電気的にかつ／または熱工学的に絶縁性に形成されていると、このことは、ハウジング内でのセンサ素子の固定およびコンタクティングに一層ポジティブに影響を与える。特に種々異なる合金が導電性となる極めて高い温度の場合には、絶縁されて固定されたコンタクトによって、電気的な信号の伝送時の妨害を低減することができるかまたは完全に阻止することさえできる。
【００１２】
しかし、シール部材の、センサ素子に直接印刷された構成のほかに、シール部材が、別個に形成された挿入部材として設けられていることも有利であり得る。この場合、特にこのことは、付加的な位置決めエレメントおよび／または位置固定エレメントがハウジング内でのセンサ素子の固定のために設けられている場合に有利である。この場合、たとえば別個の部材として形成されたシールエレメントを、このような位置決めエレメントおよび／または位置固定エレメントとハウジングとの間に挿入することができる。しかし、当然ながら、シール部材を位置決めエレメントおよび／または位置固定エレメントと一緒に１つのユニットとして形成することも可能である。このことは、やはり組立て時の方法経過にポジティブに影響を与える。
【００１３】
シール部材が、延性の材料から成っていると有利であり、これによって、シール部材が、ハウジングのプレス時に生ぜしめられる力を部分的に吸収することができ、同時にセンサ素子を密に固定することができる。
【００１４】
シール部材またはシール部材の少なくとも一部が、溶融される材料から成っていると特に有利であると見なされる。したがって、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１３５２３５号明細書の技術的な理論による、金属製の基板とセラミックス製の基板との間のガス密な結合部を形成することができる。これによって、一般的にセラミックスから成るセンサ素子が金属製のハウジングにガス密に結合される。この事例では、付加的なシールエレメントが不要となる。センサ素子の固定は、隣り合った材料領域のあらゆる変形加工なしに行われる。このことは、特にレーザビームの使用時に可能となる。このレーザビームは、互いに隣接した材料を場合により、付加的に必要となるガラスはんだの有無にかかわらず加熱しかつ互いに溶融する。
【００１５】
このように形成されたシール部材によって、たとえば、これにより省略されるシールエレメントおよび／または位置固定エレメントに対する製作、支承および組付けのための別の方法ステップを省略することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１７】
図１には、分解して示した構成部材２〜４を備えたガス測定フィーラの斜視的な平面図が示してある。個々の詳細をより良好に図示するために、ハウジング部分２ａ〜２ｃも分解して示してある。
【００１８】
ハウジング部分２ａは、上方に向けられた壁に開口２．１を有している。この開口２．１は、ハウジング２の内室２．５への接近を可能にする。開口２．１を取り囲む壁の内面には、本発明によるシール装置のためのシール領域２．２が規定される。ハウジングをよりフレキシブルに使用するためには、ハウジング部分２ａの、第１の開口と反対の側に位置する壁に別の開口２．３が形成されている。この開口２．３には、本発明によれば、相応のシール領域２．４が対応配置されている。
【００１９】
ハウジング２の前方に配置されたセンサ素子３には、このセンサ素子３に取り付けられたシール部材４が図示してある。このシール部材４は、センサ素子３の固定時に、ハウジング２の内部に設けられたシール領域２．２に向かってプレスされ、これによって、ガス測定フィーラの測定ガス領域と基準ガス領域との間のガス密な分離が生ぜしめられる。センサ素子３をハウジング２の内部に固定するためには、さらに別の位置固定エレメントが設けられていてよい。しかし、この位置固定エレメントは、簡単な形式でここには図示していない。
【００２０】
したがって、センサ素子３に配置されたシール部材４は、センサ素子の底面および／または上面の領域を、センサ素子の、測定ガスにさらされる残りの部分から分離している。この部分は、ガス測定フィーラの基準ガス領域に対応配置されたセンサ素子部分を形成している。このセンサ素子部分には、ハウジングにセンサ素子の長手方向延在長さに対して横方向に形成された開口２．１を介して、センサ素子の固定後でも接近可能である。したがって、シール部材は複数の接続コンタクト３．２を取り囲んでいる。これらの接続コンタクト３．２はコンタクト領域３．１に一緒に形成されている。個々のコンタクトを分離するために、ここでは、さらに、たとえばシール部材４の、長手方向に延びる隣り合った２つの区分の間にシールウェブ４ａが示してある。
【００２１】
本発明によるシール装置のこの構成の種々異なる変化形は、図２〜図２ｃに示してある。図２には、付加的なシールウェブ４ａなしの本発明によるシール部材４の第１の構成を備えたセンサ素子３が示してある。図２ａには、図２に示した部分Ａにおける拡大図が示してある。ここに認めることができるように、コンタクト３．２ａは付加的に、センサ素子の内部に設けられた基準ガス通路への出入口を有している。
【００２２】
図２ｂは、これに対して変更された構成を有している。この構成は、付加的に孔状の位置決め補助手段および／または位置固定補助手段３．４を有している。この位置決め補助手段および／または位置固定補助手段３．４は、開口内に係合する別のエレメントと一緒にセンサ素子のための紛失防止手段を形成することができる。これによって、センサ素子に対するハウジングの締付け作用が場合により軽減した場合でも、センサ素子がもはやハウジングから滑り出し得ない。したがって、付加的な安全手段が付与されている。この安全手段は、場合により排ガス装置内に後続して配置された装置、たとえば触媒を、紛失されていったセンサ素子による損傷に対して防護している。
【００２３】
図２ｃには、センサ素子３に設けられた本発明によるシール装置の別の構成が部分的な拡大図で示してある。この場合、シール部材４は、別個に形成された、それぞれ接続コンタクト３．２を取り囲んで配置された３つのシールエレメント４ｂから成っている。この構成に対して、ハウジングは、相応に形成された開口を有している。この開口も同じくコンタクトへの接近を可能にする。
【００２４】
図３には、ガス測定フィーラ１のハウジング部分２と、このハウジング部分２内に配置されたセンサ素子３と、本発明によるシール部材４との断面図が示してある。
【００２５】
開口２．１を貫いて、センサ素子３の底面または上面から接続コンタクト３．２がハウジングを通して外方に突出している。この接続コンタクト３．２はガス測定フィーラの基準ガス側の領域に位置している。この領域は測定ガス側の領域からシール部材４によってハウジング内で分離されている。基準ガス通路３．５も開口２．１の領域に開口している。
【００２６】
センサ素子３を固定するためのハウジングのプレス時の正確な圧力分配を達成するためには、センサ素子の裏面と、この裏面に対応配置されたハウジング２の内面との間に同じくシール部材４が配置されている。これによって、点状に生ぜしめられる力導入を大きな面にわたって分配することができ、これによって、この力導入がセラミックス製のセンサ素子に対して問題なくなる。
【００２７】
図４には、ガス測定フィーラの別の構成の一部が断面図で示してある。この構成は、図５に示した構成に相当している。この構成は、シール部材４とハウジング２との間に付加的にセンサ位置固定エレメント５が配置されている点でこれまでの構成と異なっている。このセンサ位置固定エレメント５とハウジング２との間のシールのためには、その間に配置された別のシール部材４．１が図示してある。
【００２８】
ガス測定フィーラを組み立てるためには、センサ位置固定エレメント５が別のシール部材４．１と一緒にハウジング２内に配置されることが有利であり得る。さらに、図７に示したように、開口２．１を通して付加的に、外方に延びる電気的な線路のコンタクトエレメントが前位置決めされてよい。当然ながら、このためには、さらに別のガス測定フィーラエレメントが必要となる。このガス測定フィーラエレメントによって、ケーブルハーネス７をハウジングに適宜に接続することができ、これによって、最終的にさらにセンサ素子３が、このように提供されたハウジング内に挿入されさえすればよく、プレスされさえすればよい。センサ位置固定エレメント５に設けられた開口５．１はサイズに関して、ハウジングに設けられた開口２．１に相当していて、センサ素子３のコンタクト領域３．１を取り囲んでおり、これによって、このコンタクト領域３．１がガス密に測定ガス領域から分離されている。
【００２９】
図６には、ガス測定フィーラの１つの構成が示してある。このガス測定フィーラは図１の構成で形成されていて、図４および図５に付加的に示したエレメントによって拡張されている。ハウジング２内へのセンサ素子３の組付けは、すでに説明したように、全収容ユニット（ハウジング２、センサ位置固定エレメント５および固定されるケーブルハーネス７とのコンタクト６）の前製造によって行われる。次いで、さらに、センサ素子３が、ハウジングの内部に位置決めされたセンサ位置固定エレメント５の残りの開口内に押し込まれさえすればよく、ハウジングのプレスによってガス密に固定されさえすればよい。
【００３０】
この事例では、センサ位置固定エレメント５をシール部材４に機能に関して対応配置することができる。なぜならば、センサ位置固定エレメント５も同じくガス密に形成されているからである。したがって、シール部材４は複数の部分から形成されていて、シール部材４．１の内部に配置された、開口２．１内に突入するカラーと共に位置決め補助手段および／または位置固定補助手段を有している。ハウジングに対するシールのためには、シール部材４．１がシール領域５．２に載置する。同一のハウジングによって、反対の側に位置する底面にも相応の接続部を有するセンサ素子を収容することができるようにするためには、ハウジングだけでなく、センサ位置固定エレメント５も、有利には対称的に形成されている。
【００３１】
図７には、内部に挿入されたセンサ位置固定エレメント５と、コンタクト６に接続されたケーブルハーネス７とを備えた、前製造されて組み立てられたハウジング２が示してある。このハウジング２は、さらに、センサ素子３を装着しさえすればよく、このセンサ素子３の位置固定のためにプレスされさえすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】内部に嵌め込みたいセンサ素子と、本発明によるシール装置とを備えたガス測定フィーラの、分解して示したハウジングの斜視的な平面図である。
【図２】本発明によるシール装置を備えたセンサ素子を示す図である。
【図２ａ】図２に示したシール領域の拡大図である。
【図２ｂ】変更されたシール領域の構成を示す図である。
【図２ｃ】変更されたシール領域の構成を示す図である。
【図３】内部に挿入されたセンサ素子と、本発明によるシール部材とを備えたハウジングの部分的な断面図である。
【図４】図３に対して変更された構成を示す図である。
【図５】内部に嵌め込みたいセンサ素子と、本発明によるシール装置の種々異なるエレメントとを備えたセンサ素子ハウジングを分解して示した斜視的な平面図である。
【図６】図１と同様の構成を示す図であるものの、付加的に配置された位置決めエレメントおよび／または位置固定エレメントを備えている。
【図７】センサ素子を収容するために提供されたガス測定フィーラハウジングを示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ガス測定フィーラ、  ２  ハウジング、  ２ａ，２ｂ，２ｃ  ハウジング部分、  ２．１  開口、  ２．２  シール領域、  ２．３  開口、  ２．４  シール領域、  ２．５  内室、  ３  センサ素子、  ３．１  コンタクト領域、  ３．２  接続コンタクト、  ３．２ａ  コンタクト、  ３．４  位置決め補助手段および／または位置固定補助手段、  ３．５  基準ガス通路、  ４  シール部材、  ４ａ  シールウェブ、  ４ｂ  シールエレメント、  ４．１  シール部材、  ５  センサ位置固定エレメント、  ５．１  開口、  ５．２  シール領域、  ６  コンタクト、  ７  ケーブルハーネス
【図１】
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【図２】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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